研究人员宣布,一种被称为库珀对的全新物质状态已经被创造出来,它有可能影响未来技术的设计。这些电子对既能使超导性成为可能,又能像现有的金属那样导电,库珀对是允许超导体无电阻导电的电子对。科学家们原以为他们了解库珀对,但一个里程碑式的发现开辟了一个全新的领域,有待于用研究和理论来解释。据了解,库珀对可以自由滑动,创造出一种超导状态,或者在材料内部卡住,完全无法移动,从而创造出一种绝缘状态。
现在,一组研究人员发现,库珀对也可以像普通金属一样,通过一定的电阻导电。这描述了一种全新的物质状态,必须用新的理论和研究来解释。有证据表明,当薄膜超导体冷却到超导体的超导体温度时,这种金属状态会出现,但是这种状态是否与库珀对有关还是个未知数。我们开发了一种技术,使我们能够测试这个问题,实验表明,库珀对确实负责在这种金属状态传输电荷。
有趣的是,没有人能从根本上确定它们是如何做到这一点的,所以这一发现需要更多的理论和实验工作,才能准确地理解发生了什么。库珀对对是以布朗大学获得诺贝尔奖的物理学教授利昂·库珀的名字命名的,库珀教授因描述了它们在促进超导方面的作用而在1972年赢得了享有盛誉的科学奖。
当电子在物质的原子晶格中运动时发出嘎嘎声,就产生了电阻。但是,当电子结合在一起变成库珀对时,它们经历了一个显著的转变。电子本身就是费米子,即遵循泡利不相容原理的粒子,这意味着每个电子通常保持自己的量子态。然而,库珀对是不同寻常的,因为他们的行为像玻色子,能够共享同一状态。这种波色子的行为使库珀对能够与其它库珀对协调它们的运动,从而把阻力降低到零。
在超薄材料中,这对粒子实际上是固定的,而不是协调运动。他们仍然被困在一个物质的小岛上,无法跳跃到下一个岛屿。布朗领导的研究小组描述的第三种状态是金属态,量子理论的某些元素表明,这是不可能的。这是不太为人所知的物质状态,从非常具体和模糊的超导体发展到简单的日常观察,即玻璃的行为与其它任何东西都不一样。在这种情况下,研究人员想知道库珀对的金属态如何影响未来技术的设计。